基于理論和實踐并重的《生物統計與試驗設計》課程的教學改革

周榮艷 王德賀 陳輝

摘要：《生物統計與試驗設計》是動物科學專業的一門重要的核心專業基礎課程，該課程理論性和實踐性強，且公式繁多、內容抽象，難以理解，在教學過程中存在學生學習興趣差、對所學知識掌握不夠、理論和實踐不能有機結合等問題，通過分析存在的問題提出了教學改革的措施。

關鍵詞：《生物統計與試驗設計》課程;教學現狀;教學改革

中圖分類號：G712 ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ?文章編號：1007-273X（2020）09-0044-02

《生物統計與試驗設計》是統計學在生物科學應用的一門學科，隨著數字農業和精準畜牧業的不斷發展，生物統計學在動物科學領域的研究和生產實踐中已得到廣泛應用，因此本課程的教學在提高動物科學專業學生的創新素質和綜合能力中起著非常重要的作用。《生物統計與試驗設計》是動物科學專業本科生的一門專業基礎課，其學習目的是使學生掌握基本概念、統計分析原理與方法，培養學生分析并解決問題的能力以及邏輯思維能力，為學習后續課程和完成畢業論文奠定基礎，在拔尖創新型、復合應用型以及應用型卓越畜牧學人才培養中起著非常重要的作用。

生物統計學是應用數學的一個分支，以《高等數學》《概率論與數理統計》和《線性代數》以及生物學尤其是動物科學專業相關知識為基礎，是統計學原理應用于生物學規律研究的學科，但課程內容包含的概念和原理比較抽象，公式繁多，分析方法較多[1，2]。掌握生物統計的原理和概念是應用生物統計學進行調查或試驗設計以及數據統計分析的前提，因此為提高學生對該課程的學習興趣和重要性的認識，并達到提高教學效果的目的，進行相關的教學改革是非常有必要的。

1 ?《生物統計與試驗設計》課程教學中存在的問題

1.1 ?學生對教學內容的掌握程度不高

《生物統計與試驗設計》包括統計分析方法和試驗設計兩個部分，其中統計分析方法分為描述統計和統計推斷兩部分，試驗設計包括調查設計和試驗設計。由于該課程內容的特點是公式較多，較為枯燥，學習難度較大，學生在學習過程中普遍反映難學、難記、難用，多數學生認為這門課在后續的學習中用不到，因此大多數學生為了應付考試，機械地記憶，而不能很好地掌握所學的知識。

1.2 ?理論與實踐不能有機地結合起來

調查或試驗設計方法以統計分析方法的原理為依據，統計分析方法是科學合理解釋調查或試驗設計數據的工具，因此該課程具有較強的理論性和實踐性。通過實踐教學，要讓學生加深對理論知識的理解，提高學生運用知識的能力。但由于學生對統計軟件的應用不夠熟練，再加上對理論知識的掌握程度較差，導致學生不能通過實踐教學將理論與實踐有機結合，也不能使所學的知識得到有效鞏固。此外，該課程是在大學第三學期開設，學生還未接觸到動物科學相關專業知識，對一些專業術語不理解，在分析例題和習題時，學生不能很好地理解理論知識在實踐中的應用。

2 ?教學對策

2.1 ?教學內容模塊化

為了讓學生清晰地認識該課程的教學內容，了解各個模塊之間的區別與聯系，增強學生對課程知識體系的認知，在學習過程中做到心中有數，將課程教材內容進行優化與組合，根據河北農業大學人才培養路線圖梳理出能力培養要素相對應的知識點，形成5個知識模塊（圖1），除生物統計認知模塊外，其他4個模塊又分為理論知識模塊與實踐應用模塊，理論知識模塊主要側重原理和步驟講解，實踐應用模塊側重于實例分析和原理應用。此外，借助高效的可視化工具-思維導圖，基于生物統計及試驗設計課程內容特點，除統計軟件模塊外，以思維導圖形式清晰表示各知識模塊，幫助學生增加對課程整體構架的把握，提高學生學習本課程的興趣和效率，增強學生正確選擇和應用統計學方法的能力，進而提高學生解決實際問題的能力。

2.2 ?優化教學手段

將R語言、Minitab軟件等應用于教學，輔助學生對基本概念、基本理論的理解。在實際教學過程中，在有限學時內學生難以理解抽象的理論知識，本課程引用R語言的Shiny交互式Web應用程序[3-5]，編寫Shiny網頁程序并以交互式網頁展示出來（圖2），學生可以自行操作，通過改變參數以圖形形式直觀展示結果，幫助學生理解和掌握理論知識，同時，學生能夠親自實踐，可以加深對所學理論知識中有關概念與參數的理解。Shiny是基于R語言搭建的用戶友好型的交互式網頁應用，能夠從使用者那里接收輸入、控制信息，并在網頁中展示、反饋需要的信息。Shiny網頁程序由ui和server兩部分組成。通過編寫網頁程序可以在網頁上展示生物統計學中抽象的理論知識，使其動態可視化。同時，國內外學者開發的統計教學應用程序應用于教學中的效果得到明顯提高。

2.3 ?改革實踐教學模式

實踐教學是理論教學的補充與延伸，通過實踐教學可加強對理論知識的認識與理解，為生物統計知識的應用奠定基礎[6]。為培養學生將理論知識應用于實踐的能力，采用網絡教學平臺和翻轉課堂[7-9]方式，以小組匯報方式進行實踐教學。首先教師給每個小組安排任務，并將相關實踐教學視頻上傳至網絡教學平臺，課堂上學生先對每個實驗課上所用的理論知識進行簡要介紹，然后利用SPSS軟件進行演示，并對輸出結果進行講解。通過翻轉課堂的實施，學生對統計知識的理解得到加強，能熟練使用統計軟件，理論應用于實踐的能力得到提高，同時也培養了學生分析和解決問題的能力。

3 ?結語

《生物統計與試驗設計》課程的教學改革，讓學生能夠有效地鞏固所學理論知識 ，加深對理論知識的理解，能夠熟練操作SPSS統計軟件，并能完成數據的統計分析和解釋，在一定程度上提高了教學效果，學生對理論知識的掌握和實踐應用能力得到了提高，同時，也培養了學生分析和解決問題的能力。

參考文獻：

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